Er/Ho共掺重金属玻璃的光谱性质研究(2)

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3.2 拉曼光谱分析 10

3.3 吸收光谱分析 11

3.4 荧光光谱分析 13

3.5 衰减寿命分析 16

3.6 能量传递分析 17

4 总结 18

致谢 19

参考文献 20

1 绪论

1.1 引言

光功能玻璃，也有人称之为光子玻璃，以激光玻璃的出现作为光功能玻璃与传统玻璃或光学玻璃的分界线。在激光玻璃出现之前，玻璃只能作为一种传光材料，是被动的透明体或选择透过的透明体。但自从1961年Snitzer发明激光玻璃后，玻璃以及转变成为一种主动的器件或材料，它能在外界的激励作用下成为产生强光的元件或器件，从被动形式转为主动形式，从而使光学玻璃用途及原理发生了质的变化，区别于过去的光学玻璃。

激光的出现使光的传输功能得到质的飞跃。自古以来，人类就利用光来传递信息，如古代的烽火台、信号灯和旗语等。但因气候和人的视力距离等原因，这种“光通信”只能起到极其有限的作用。光通信受光源(光强度、发散角等)、光衰减以及能否有效中继等因素制约，激光的出现解决了强光源的问题。

激光玻璃作为实现激光输出的重要的光子学玻璃材料，得到了迅速的发展。国内外科技工作者在这上面开展了许多的研究工作。近十年来，激光二极管泵浦技术发展促进了新型激光玻璃的研发。在光纤通信领域，铒离子掺杂放大器(EDFA)的应用突破光纤网络通信的瓶颈751;文'论"文;网www.751com.cn，拓展了光纤通信的距离，大幅度提高了光钎通信的容量。因为中红外(2-3μm)激光的广泛的应用性，产生此波段发光的掺铥、钬、铒的新型光学玻璃已经成为钻研的热门。

1.2 稀土玻璃的光谱性质

1.2.1 稀土离子在玻璃中的发光

因为稀土离子是处于基质环境中，基质与稀土离子相互作用必然影响稀土离子的发光性质，所以稀土离子在基质材料中的光谱性质是由稀土离子和基质材料共同决定的[2]。玻璃与其它固体发光基质材料对比，其特点是：1)玻璃是光学各向同性的，可以非常均匀的掺进浓度很高的其它激活离子，可以做成高光学质量的大块成品；2)玻璃激光器能做成各种形状，有几微米直径的纤维，直径为7.5cm，长度为2m的棒，和直径达90cm棒以及厚度为5cm的大片；3)玻璃中稀土离子的固有发射线比晶体中的宽，这种加宽的线宽提供了获得短的光脉冲的可能。玻璃激光器和晶体激光器互相弥补。玻璃因其尺寸比较大、物理参量的适应性较强论文网、荧光谱线较为宽大，因此更适合用于高能量的脉冲运转。

1.2.2 Ho3+掺杂玻璃研究现状

1.2.3 Er3+掺杂玻璃研究现状

1.3 中红外2-3μm稀土发光的研究意义

近年来，2-3μm发光材料受到国内外的高度重视。波长在2-3μm的中红外发光，在军事、医疗、光通信、环境监测等领域都具有非常广阔的应用前景和重要的应用价值。

2-3μm的发光对基质材料有着较为严格的要求，因此综合考虑影响2-3μm中红外波段发光输出的多种因素，研究和制备在中红外波段透过性能优异并具有较低的声子能量、较高的化学稳定性和较强的机械性能的玻璃基质材料成为发展中红外光纤激光器的关键环节之一。

1.4 研究目标

2-3μm激光对民生以及国家安全建设都有十分重大的意义，而探索2-3μm中红外激光介质材料是相关研究工作的基石。硫系玻璃光纤和氟化物玻璃光纤具有良好的光学特性，是中红外光纤激光器的重要候选基质材料，特别是氟化物玻璃光纤已经实现了相应中红外波段的激光输出[17]。但是它们在实际中并没有得到广泛应用，主要是因为制作工艺要求复杂且仪器设备价格昂贵，而且具有毒性，化学稳定性较弱，易于析晶、水解，且光纤材质不耐用。重金属玻璃，尤其是碲酸盐玻璃和铋酸盐玻璃，具有良好的物化稳定性、相对较低的最大声子能量以及较为广阔的成玻区间。铋酸盐玻璃具有优质的红外透过性能，比较低的转变温度和熔化温度、比较高的机械强度和化学稳定性，以及无毒性等优点。整体而言，它们是2-3μm激光的潜在基质材料。